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迄今為止，Rambus DDR5的技術開發(fā)主要集中在大容量服務器內(nèi)存模塊(RDIMM)領域，包括寄存器時鐘驅(qū)動器(RCD)、電源管理芯片(PMIC)、串行檢測集線器(SPD Hub)、以及位于DIMM兩端的兩個獨立溫度傳感器。日前，Rambus將自身在服務器領域的技術進步帶到了客戶端市場，宣布推出適用于下一代高性能臺式電腦和筆記本電腦的DDR5客戶端時鐘驅(qū)動器(CKD)。

CKD的價值

Rambus內(nèi)存互連芯片業(yè)務部門產(chǎn)品營銷副總裁John Eble表示，隨著速度越來越高，由于電源、感應抖動串擾和通過衰減引起的抖動放大等因素影響，單位比特時間內(nèi)引入的抖動量也會增加，這使得同步內(nèi)存接口的時序預算收斂成為一個真正的挑戰(zhàn)。

如下圖左側所示，無論是用于臺式機和工作站的無緩沖DIMM，還是用于筆記本電腦的 SO-DIMM都沒有增強信號完整性的邏輯電路，CPU直接將最多四個差分時鐘驅(qū)動到 DIMM和該模塊上的DRAM集合。但是，時鐘源自一個功耗非常大的SoC，其中有很多電源噪聲，時鐘信號需要逃離密集的CPU引腳區(qū)域，穿過主板，向上到達DIMM插槽，再到目標DRAM。

而右側圖中以藍色突出顯示的DDR5客戶端時鐘驅(qū)動器，則是一種信號完整性時序增強芯片。它可以恢復DIMM上各個DRAM的時鐘幅度和時序保真度。在單相鎖環(huán)模式下，CKD接收來自CPU的單個時鐘，恢復時鐘幅度，通過鎖相環(huán)(PLL)減少抖動，然后輸出四個干凈的副本。此外，CKD還取代了從CPU到模塊高達4個連接的需求，從而減少了CPU引腳和功耗，簡化主板布線。

由于DDR5模塊是雙通道，因此還存在雙鎖相環(huán)模式(其中DIMM的兩半可以彼此獨立運行)和時鐘鎖相環(huán)旁路模式，用于向后兼容。Rambus DDR5 CKD和SPD Hub是全新客戶端內(nèi)存接口芯片產(chǎn)品的一部分，也是客戶端DIMM的一個關鍵區(qū)別。

業(yè)界普遍以6400MT/s為分界線，高于該速率的DIMM被稱之為CUDIMM和CSODIMM。CUDIMM概念很大程度上是RDIMM的縮小版本，RDIMM已在服務器中使用多年，不同之處在于RDIMM緩沖時鐘信、命令和地址總線信號，而CUDIMM中的CKD只緩沖時鐘信號。但CUDIMM的出現(xiàn)將有助于在PC上安裝更強大的DDR5 內(nèi)存，從而使現(xiàn)代AI應用程序能夠以足夠的帶寬和性能運行。

支持最高7200MT/s數(shù)據(jù)速率的DDR5 DIMM

盡管在4800和5600MT/s數(shù)據(jù)速率的DDR5客戶端內(nèi)存模塊當中不需要CKD芯片，但所有速率高于6400MT/s的客戶端模塊都需要CKD來緩沖和重新定時時鐘，因此全新的DDR5客戶端時鐘驅(qū)動器產(chǎn)品支持高達7200MT/s速度的CUDIMM和 CSODIMM，適用于未來幾代客戶端設備。

John Eble認為Rambus DDR5 CKD的主要優(yōu)勢之一是超低抖動時鐘。正是該方案為 DRAM提供的低隨機抖動和低確定性抖動，增加了整個系統(tǒng)時序路徑的裕量，這對于實現(xiàn)高速率來說非常重要。

該器件帶來的其他優(yōu)勢或價值包括更高振幅的時鐘，從而在DRAM上獲得更大的電壓裕量。CKD可以通過消除CPU中的額外時鐘來潛在地降低系統(tǒng)功耗并緩解電路板布線挑戰(zhàn)。另外，CKD還包括一個低功耗待機模式和雙通道鎖相環(huán)模式，可以優(yōu)化系統(tǒng)性能和效率，這對于筆記本電腦系統(tǒng)至關重要。

這些高帶寬DIMM將首先引入臺式機和筆記本電腦，因其需要最高水平的性能來支持人工智能、游戲和內(nèi)容創(chuàng)作。同時，Rambus還同步提供針對客戶端DIMM的芯片組解決方案，該方案集成了CKD器件和SPD Hub用以滿足未來AIPC對內(nèi)存的全新需求。

在單PLL模式下，CKD將接收一個時鐘；在雙PLL模式下可接收兩個時鐘，并根據(jù)DRAM容量和配置驅(qū)動最多四個高精度輸出時鐘。CKD 可以通過其 I2C和I3C 邊帶接口進行配置和拉取，該接口由 SPD Hub進行緩沖。目前，Rambus 正在積極支持多代DDR5 RCD，每一代都與特定的DIMM速度相關聯(lián)。

“與任何新技術一樣，我們看到這些帶有CKD的新模塊將首先在需要高內(nèi)存帶寬的系統(tǒng)中得到應用。隨著支持AI的應用程序的普及以及6400MT/s或更高速度成為主流，PC內(nèi)存性能要求不斷提高，使用CKD的系統(tǒng)數(shù)量將伴隨時間的推移呈現(xiàn)顯著增長的態(tài)勢。“John Eble說。

根據(jù)規(guī)劃，DDR5的路線圖規(guī)劃了原生DRAM設備最高8400MT/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但我們在服務器端看到了一項有趣的突破性技術，即使用多路復用技術來擴展帶寬上限，并在每個內(nèi)存插槽上提供更高的帶寬。目前，JEDEC已宣布最新的MRDIMM，它將使用原生DDR5 6400MT/s DRAM設備。通過多路復用，MRDIMM能夠?qū)挃U展到12.8Gbps。

隨著DDR5 DRAM的速度擴展到6400 MT/s以上，相同的多路復用技術可用于進一步提高DIMM內(nèi)存插槽的帶寬。但隨著數(shù)據(jù)速率越來越高，用于維持內(nèi)存系統(tǒng)同步操作的可用時序預算會越來越小，因此，時序精度需要在絕對規(guī)模上繼續(xù)提高。

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